可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法和装置，通过在单个测量周期内，基于拉曼光脉冲序列与冷原子团作用形成的干涉环路，获取重力相移，获取冷原子团在拉曼光脉冲序列的水平截面内的相对位置变化信息，基于相对位置信息，以及预先获取的表征信息，获取水平加速运动作用下的有效拉比频率，并对有效拉比频率进行补偿，以降低水平加速运行对原子干涉重力测量过程的影响，基于相对位置变化信息，以及表征信息，获取水平加速运动引入的波前相移，并基于波前相移以及重力相移，获取修正重力相移，并基于修正重力相移，得到单周期重力加速度。这样，能够提高原子干涉重力仪的测量精度。涉重力仪的测量精度。涉重力仪的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法和装置


[0001]本专利技术涉及原子干涉精密测量
，尤其涉及一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法和装置。

技术介绍

[0002]原子干涉重力仪可以通过激光操控重力场中的冷原子团进行干涉，从而实现对重力加速度的精确测量，由于冷原子具备德布罗意波长短、自由演化时间长、较大的静态质量、极小的速度分布、稳定的内部结构和能级分布、无机械摩擦等特点，因此，基于冷原子能够实现高灵敏度、高精度、无长时漂移的重力测量。目前，原子干涉重力仪的测量性能已经逼近甚至超越经典重力仪，正在向着小型化、可移动的方向发展，并且已经出现商用化产品，具备极其广阔的发展前景。
[0003]可移动原子干涉重力仪预期实现载体平台移动过程中的动态重力测量，是量子重力仪的重要应用方向，但也面临着载体复杂运动引入的动态误差影响。现有技术大量关注竖直方向振动、重力仪姿态旋转等因素的作用，提出了相应的振动隔离、振动补偿、姿态稳定等技术方案，但对水平加速运动影响的处理较少。而从理论分析和实验验证可知，受载体平台功能任务、路径规划要求、运动控制精度、水平振动等限制，运动载体很难一直保持水平匀速，对于其上搭载的原子干涉重力仪，加速运动将导致原子团在激光截面内的相对位置变化，导致测量精度下降。
[0004]因此，如何提高原子干涉重力仪的测量精度的问题是目前业界亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法和装置，用以解决现有技术中存在的问题，提高原子干涉重力仪的测量精度。
[0006]本专利技术提供一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，所述方法包括：
[0007]在单个测量周期内，基于拉曼光脉冲序列与冷原子团作用形成的干涉环路，获取重力相移，其中，所述拉曼光脉冲序列包括多次拉曼光脉冲；
[0008]获取所述冷原子团在所述拉曼光脉冲序列的水平截面内的相对位置变化信息，其中，所述相对位置变化信息包括与多次所述拉曼光脉冲分别对应的相对位置信息；
[0009]基于所述相对位置信息，以及预先获取的表征信息，获取水平加速运动作用下的有效拉比频率，并对所述有效拉比频率进行补偿，以降低水平加速运行对原子干涉重力测量过程的影响，其中，所述表征信息包括拉曼光的光强分布、拉曼光的波前分布、所述冷原子团的初始密度分布以及横向温度；
[0010]基于所述相对位置变化信息，以及所述表征信息，获取水平加速运动引入的波前相移，并基于所述波前相移以及所述重力相移，获取修正重力相移，并基于所述修正重力相
移，得到单周期重力加速度。
[0011]根据本专利技术提供的一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，所述获取所述冷原子团在各个所述拉曼光脉冲的水平截面内的相对位置变化信息的步骤，包括：
[0012]获取原子干涉重力仪的水平加速运动的信息；
[0013]基于所述水平加速运动的信息，获取相对位置变化信息。
[0014]根据本专利技术提供的一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，所述基于所述相对位置信息，以及预先获取的表征信息，获取水平加速运动作用下的有效拉比频率，并对所述有效拉比频率进行补偿的步骤，包括：
[0015]针对每次拉曼光脉冲与所述冷原子团作用的时刻，基于该次拉曼光脉冲对应的相对位置信息，以及所述表征信息，获取当前水平加速运动作用下的当前有效拉比频率；
[0016]基于所述当前有效拉比频率，对该次拉曼光脉冲进行调节，补偿所述当前有效拉比频率，以降低水平加速运行对原子干涉重力测量过程的影响。
[0017]根据本专利技术提供的一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，所述对该次拉曼光脉冲进行调节的步骤，包括：
[0018]调节该次拉曼光脉冲对应的拉曼光的光强；或，
[0019]调节该次拉曼光脉冲的脉冲宽度。
[0020]根据本专利技术提供的一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，
[0021]所述基于该次拉曼光脉冲对应的相对位置信息，以及所述表征信息，获取当前水平加速运动作用下的当前有效拉比频率的步骤，包括：
[0022]基于该次拉曼光脉冲对应的相对位置信息、所述冷原子团的初始密度分布以及所述横向温度，获取当前冷原子团密度分布；
[0023]基于所述当前冷原子团密度分布，以及该次拉曼光脉冲对应的光强分布，获取该次拉曼光脉冲的当前有效拉比频率。
[0024]根据本专利技术提供的一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，在所述基于拉曼光脉冲序列与冷原子团作用形成的干涉环路，获取重力相移的步骤之前，所述方法还包括：
[0025]对拉曼光的光强分布进行表征，得到拉曼光的光强分布；
[0026]对拉曼光的波前相位分布进行表征，得到拉曼光的波前分布；
[0027]对所述冷原子团的初始密度分布进行表征，得到所述冷原子团的初始密度分布；
[0028]对所述冷原子团的横向温度进行表征，得到横向温度。
[0029]根据本专利技术提供的一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，所述对拉曼光的波前相位分布进行表征，得到拉曼光的波前分布的步骤，包括：
[0030]采用Zernike多项式拟合拉曼光的波前相位分布；
[0031]调节待调节参数，构建方程组，其中，所述待调节参数至少可以包括：原子横向初速度、水平加速运动的信息；
[0032]基于所述方程组，获取各阶Zernike多项式系数，得到拉曼光的波前分布。
[0033]本专利技术还提供一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿装置，所述装置包括：
[0034]重力相移获取模块，用于在单个测量周期内，基于拉曼光脉冲序列与冷原子团作用形成的干涉环路，获取重力相移，其中，所述拉曼光脉冲序列包括多次拉曼光脉冲；
[0035]相对位置变化信息获取模块，用于获取所述冷原子团在所述拉曼光脉冲序列的水平截面内的相对位置变化信息，其中，所述相对位置变化信息包括与多次所述拉曼光脉冲分别对应的相对位置信息；
[0036]有效拉比频率计算与补偿模块，用于基于所述相对位置信息，以及预先获取的表征信息，获取水平加速运动作用下的有效拉比频率，并对所述有效拉比频率进行补偿，以降低水平加速运行对原子干涉重力测量过程的影响，其中，所述表征信息包括拉曼光的光强分布、拉曼光的波前分布、所述冷原子团的初始密度分布以及横向温度；
[0037]波前相移和重力加速度计算模块，用于基于所述相对位置变化信息，以及所述表征信息，获取水平加速运动引入的波前相移，并基于所述波前相移以及所述重力相移，获取修正重力相移，并基于所述修正重力相移，得到单周期重力加速度。
[0038]根据本专利技术提供的一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿装置，上述相对位置变化信息获取模块，包括：
[0039]水平加速运动的信息获取单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，其特征在于，所述方法包括：在单个测量周期内，基于拉曼光脉冲序列与冷原子团作用形成的干涉环路，获取重力相移，其中，所述拉曼光脉冲序列包括多次拉曼光脉冲；获取所述冷原子团在所述拉曼光脉冲序列的水平截面内的相对位置变化信息，其中，所述相对位置变化信息包括与多次所述拉曼光脉冲分别对应的相对位置信息；基于所述相对位置信息，以及预先获取的表征信息，获取水平加速运动作用下的有效拉比频率，并对所述有效拉比频率进行补偿，以降低水平加速运行对原子干涉重力测量过程的影响，其中，所述表征信息包括拉曼光的光强分布、拉曼光的波前分布、所述冷原子团的初始密度分布以及横向温度；基于所述相对位置变化信息，以及所述表征信息，获取水平加速运动引入的波前相移，并基于所述波前相移以及所述重力相移，获取修正重力相移，并基于所述修正重力相移，得到单周期重力加速度。2.根据权利要求1所述的可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，其特征在于，所述获取所述冷原子团在各个所述拉曼光脉冲的水平截面内的相对位置变化信息的步骤，包括：获取原子干涉重力仪的水平加速运动的信息；基于所述水平加速运动的信息，获取相对位置变化信息。3.根据权利要求1所述的可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，其特征在于，所述基于所述相对位置信息，以及预先获取的表征信息，获取水平加速运动作用下的有效拉比频率，并对所述有效拉比频率进行补偿的步骤，包括：针对每次拉曼光脉冲与所述冷原子团作用的时刻，基于该次拉曼光脉冲对应的相对位置信息，以及所述表征信息，获取当前水平加速运动作用下的当前有效拉比频率；基于所述当前有效拉比频率，对该次拉曼光脉冲进行调节，补偿所述当前有效拉比频率，以降低水平加速运行对原子干涉重力测量过程的影响。4.根据权利要求3所述的可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，其特征在于，所述对该次拉曼光脉冲进行调节的步骤，包括：调节该次拉曼光脉冲对应的拉曼光的光强；或，调节该次拉曼光脉冲的脉冲宽度。5.根据权利要求3所述的可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，其特征在于，所述基于该次拉曼光脉冲对应的相对位置信息，以及所述表征信息，获取当前水平加速运动作用下的当前有效拉比频率的步骤，包括：基于该次拉曼光脉冲对应的相对位置信息、所述冷原子团的初始密度分布以及所述横向温度，获取当前冷原子团密度分布；基于所述当前冷原子团密度分布，以及该次拉曼光脉冲对应的光强分布，获取该次拉曼光脉冲的当前有效拉比频率。6.根据权利要求1
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5任一项所述的可移动原子干涉重力仪水平加速运动误差补偿方法，其特征在于，在所述基于拉曼光脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉昆，杨艺舒，徐馥芳，胡青青，邝文俊，万伏彬，钟曜宇，李莹颖，汪杰，谢玉波，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：